DE102014200155A1 - Pressure actuated valve and fluid dispenser with such a valve - Google Patents
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Abstract
Druckabhängig öffnendes Ventil und Spender mit einem solchen. Bekannt sind druckabhängig öffnende Ventile (60) zur Steuerung des Durchflusses eines Mediums in einer Strömungsrichtung (3) mit einer Ventilbohrung (50), die eine Ventileingangsseite (10) mit einer Ventilausgangsseite (30) verbinden. Ein solches Ventil umfasst eine umlaufende und nach innen weisende Dichtkante (52) an einer Innenseite der Ventilbohrung (50) und einen Ventilkörper (60), der in Abhängigkeit eines Differenzdrucks zwischen der Ventileingangsseite und der Ventilausgangsseite die Ventilbohrung öffnet oder schließt. Es wird vorgeschlagen, den Ventilkörper (62) als verformbarer Hohlkörper (62) mit einem Innenraum (61) und mit einer Außenseite (62a) zur dichtenden Anlage an der Dichtkante auszubilden, wobei der Innenraum (61) kommunizierend mit der Ventilausgangsseite (30) verbunden ist und der Ventilkörper (62) sich von der Ventilausgangsseite (30) in die Ventilbohrung (50) erstreckt. Es wird weiterhin auch ein Spender mit einem solchen Ventil vorgeschlagen. Verwendung des Ventils insbesondere als Einlassventil in eine volumetrisch veränderliche Pumpkammer es vorzugsweise kosmetischen Spenders.Pressure-dependent opening valve and dispenser with such. Pressure-dependent opening valves (60) for controlling the flow of a medium in a flow direction (3) having a valve bore (50) which connect a valve inlet side (10) to a valve outlet side (30) are known. Such a valve includes a circumferential and inwardly facing sealing edge (52) on an inner side of the valve bore (50) and a valve body (60) which opens or closes the valve bore in response to a differential pressure between the valve inlet side and the valve outlet side. It is proposed to form the valve body (62) as a deformable hollow body (62) with an inner space (61) and with an outer side (62a) for sealing engagement with the sealing edge, the inner space (61) communicating with the valve outlet side (30) and the valve body (62) extends from the valve outlet side (30) into the valve bore (50). It is also proposed a dispenser with such a valve. Use of the valve, in particular as an inlet valve in a volumetrically variable pumping chamber preferably cosmetic dispenser.
Description
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAREA OF APPLICATION AND PRIOR ART
Die Erfindung betrifft ein druckabhängig öffnendes Ventil zur Steuerung des Durchflusses eines Mediums in einer Strömungsrichtung mit einer Ventilbohrung, die eine Ventileingangsseite mit einer Ventilausgangsseite verbindet, mit einer umlaufenden und nach innen weisenden Dichtkante an einer Innenseite der Ventilbohrung und mit einem Ventilkörper, der in Abhängigkeit eines Differenzdrucks zwischen der Ventileingangsseite und der Ventilausgangsseite die Ventilbohrung öffnet oder schließt. The invention relates to a pressure-responsive opening valve for controlling the flow of a medium in a flow direction with a valve bore which connects a valve inlet side with a valve outlet side, with a circumferential and inwardly facing sealing edge on an inner side of the valve bore and with a valve body, in response to a Differential pressure between the valve inlet side and the valve outlet side opens or closes the valve bore.
Gattungsgemäße Ventile finden in vielerlei Kontext Verwendung, wobei vorliegend die technische Verwendung in einem pharmazeutischen oder kosmetischen Spender zur Abgabe pharmazeutischer oder kosmetischer Medien im Vordergrund steht. Solche druckabhängig öffnenden Ventile werden im Kontext dieser Spender verwendet, um eine Pumpkammer einer Pumpeinrichtung phasenweise mit einem Flüssigkeitsspeicher zu verbinden oder von diesem zu trennen. Sie werden auch verwendet, um die Pumpkammer mit einer Umgebung, in die die Flüssigkeit ausgetragen werden soll, phasenweise zu verbinden oder zu trennen.Generic valves find use in many contexts, in the present case the technical use in a pharmaceutical or cosmetic dispenser for dispensing pharmaceutical or cosmetic media is in the foreground. Such pressure dependent opening valves are used in the context of these dispensers to phase connect a pumping chamber of a pumping device to or separate from a fluid reservoir. They are also used to phase connect or separate the pumping chamber with an environment in which the liquid is to be discharged.
Eine Vielzahl heute üblicher pharmazeutischer oder kosmetischer Spender verfügt über mindestens zwei derartige Ventile, die eingangs und ausgangs der Pumpkammer angeordnet sind und zu dem folgenden Verhalten des Spenders führen. Ist die Pumpkammer vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, wird ihr Volumen durch insbesondere manuelle Betätigung des Spenders und damit einhergehenden Hubbewegung reduziert, wobei das eingangsseitige Ventil aufgrund des entstehenden Überdrucks in der Pumpkammer schließt, während das ausgangsseitige Ventil öffnet, so dass die Flüssigkeit in eine Umgebung abgegeben werden kann. Nach Beendigung dieser Hubbewegung folgt ein Rückhub, der einen Unterdruck in der Pumpkammer verursacht. Durch diesen Unterdruck wird das ausgangsseitige Ventil geschlossen und das eingangsseitige Ventil geöffnet, so dass Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher in die Pumpkammer eingesogen werden kann. A variety of today common pharmaceutical or cosmetic dispenser has at least two such valves, which are arranged at the inlet and outlet of the pumping chamber and lead to the following behavior of the dispenser. If the pumping chamber is completely filled with liquid, its volume is reduced by, in particular, manual actuation of the dispenser and associated lifting movement, whereby the input-side valve closes due to the resulting overpressure in the pumping chamber, while the outlet-side valve opens, so that the liquid is discharged into an environment can be. After completion of this lifting movement follows a return stroke, which causes a negative pressure in the pumping chamber. By this negative pressure, the output-side valve is closed and the input-side valve is opened, so that liquid can be sucked from the liquid storage in the pumping chamber.
Es existiert eine Vielzahl von Bauformen solche Ventile betreffend. Bekannt sind beispielsweise Ventile mit einem kugelförmigen Ventilkörper, der mit einem rotationssymmetrischen Ventilsitz abdichtend zusammenwirken kann, wobei fallweise zusätzlich eine Federeinrichtung vorgesehen ist, um den Ventilkörper gegen den Ventilsitz zu drücken. There are a variety of designs concerning such valves. For example, valves are known having a spherical valve body which can cooperate sealingly with a rotationally symmetrical valve seat, in which case additionally a spring device is provided in order to press the valve body against the valve seat.
Da die Spender, bei denen gattungsgemäße Ventile Verwendung finden, häufig aufgrund ihres Charakters als Einwegverpackung kostengünstig hergestellt werden können müssen, besteht ein Bedarf nach einfachen und zuverlässig wirkenden Ventilen. Eine bekannte Möglichkeit zur Herstellung eines solchen Ventils sieht vor, dass in einem elastischen Wandungsbauteil, welches eingangsseitig oder ausgangsseitig der Pumpkammer vorgesehen ist, eine einstückig damit verbundene Ventilklappe angebracht ist, die in Abhängigkeit der Druckdifferenz beidseits der Ventilklappe öffnet oder schließt. Since the dispensers, which use generic valves, often have to be manufactured inexpensively because of their character as disposable packaging, there is a need for simple and reliable acting valves. A known possibility for producing such a valve provides that in an elastic Wandungsbauteil, which is provided on the input side or output side of the pumping chamber, an integrally associated valve flap is attached, which opens or closes depending on the pressure difference on both sides of the valve flap.
AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Gestaltung eines Ventils zur Verfügung zu stellen, welches die Eigenschaften geringer Herstellungskosten mit einer hohen Zuverlässigkeit verbindet.The object of the invention is to provide an alternative design of a valve, which combines the properties of low production costs with high reliability.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein gattungsgemäßes Ventil ermöglicht, welches erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet ist, dass der Ventilkörper als verformbarer Hohlkörper mit einem Innenraum einerseits und mit einer Außenseite zur dichtenden Anlage an der Dichtkante andererseits ausgebildet ist. Dabei ist dieser Innenraum kommunizierend mit der Ventilausgangsseite verbunden. Der Ventilkörper erstreckt sich dabei von der Ventilausgangsseite in die Ventilbohrung hinein. According to the invention this is made possible by a generic valve, which is further developed according to the invention in that the valve body is formed as a deformable hollow body with an inner space on the one hand and with an outer side for sealing engagement with the sealing edge. In this case, this interior communicating with the valve outlet side is connected. The valve body extends from the valve outlet side into the valve bore.
Bei einem erfindungsgemäßen Ventil ist vorgesehen, dass der zumindest abschnittsweise hohl ausgebildete Ventilkörper sich bestimmungsgemäß in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen der Ventileingangsseite und der Ventilausgangsseite verformt, insbesondere aufweitet und zusammenzieht, und abhängig von seinem Verformungszustand ein Öffnen und ein Schließen des Ventils verursacht. Durch die kommunizierende Verbindung des Hohlkörperinnenraums mit der Ventilausgangsseite kann das auf der Ventilausgangsseite vorhandene Medium in den Ventilkörper hineinströmen und im Falle des Überdrucks auf der Ventilausgangsseite diesen so aufweiten, dass sich das Ventil schließt. Besteht auf der Ventileingangsseite ein Überdruck, so wird der Ventilkörper unter Verringerung des Volumens dieses Innenraums zusammengedrückt, so dass er das Ventil öffnet. In the case of a valve according to the invention, it is provided that the at least partially hollow valve body is deformed, in particular expands and contracts, as a function of the pressure difference between the valve inlet side and the valve outlet side, and causes the valve to open and close depending on its deformation state. Due to the communicating connection of the hollow body interior with the valve outlet side, the medium present on the valve outlet side can flow into the valve body and, in the event of overpressure on the valve outlet side, expand it so that the valve closes. If there is an overpressure on the valve inlet side, the valve body is compressed to reduce the volume of this internal space, so that it opens the valve.
Die Dichtkante, an der der Ventilkörper bestimmungsgemäß bei geschlossenem Ventil anliegt muss nicht zwingend gegenüber dem Innendurchmesser der Ventilbohrung in an die Dichtkante anschließenden Bereichen erhaben sein. Als vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn die Ventilbohrung an der Dichtkante einen geringeren Innendurchmesser gegenüber benachbarten Bereichen aufweist, sofern auch diese benachbarten Bereiche, bezogen auf die Durchströmungsrichtung, noch auf Höhe des Ventilkörpers liegen, da das Zusammendrücken des Ventilkörpers zum Öffnen des Ventils in einem solchen Fall durch eine radiale Kraftbeaufschlagung des Ventilkörpers in Folge des Mediendrucks auf der Eingangsseite verursacht werden kann.The sealing edge on which the valve body is intended to be applied when the valve is closed does not necessarily have to be raised in relation to the inner diameter of the valve bore in areas adjoining the sealing edge. It is regarded as advantageous, however, if the valve bore has a smaller inner diameter at the sealing edge with respect to adjacent areas, provided that these adjacent areas, based on the flow direction, still at the level of the valve body, since the compression of the Valve body for opening the valve in such a case can be caused by a radial application of force to the valve body as a result of the media pressure on the input side.
Es wird weiterhin als vorteilhaft angesehen, wenn der Ventilkörper bezogen auf die Durchströmungsrichtung relativ zur Dichtkante derart angeordnet ist, dass sich der Innenraum des Ventilkörpers zumindest bis auf Höhe der Dichtkante erstreckt. Hierdurch wird erreicht, dass auch die Schließbewegung durch Aufweitung des Ventilkörpers durch eine im Wesentlichen radial nach außen wirkende Kraft in Folge des Mediendrucks auf der Ausgangsseite und damit im Hohlraum erzielt wird. Ein besonders gutes Dichten des geschlossenen Ventils wird hierdurch erreicht.It is further considered advantageous if the valve body is arranged relative to the flow direction relative to the sealing edge in such a way that the interior of the valve body extends at least up to the level of the sealing edge. This ensures that the closing movement is achieved by widening of the valve body by a substantially radially outwardly acting force as a result of the media pressure on the output side and thus in the cavity. A particularly good sealing of the closed valve is thereby achieved.
Der Ventilkörper ist systembedingt als verformbarer Hohlkörper ausgebildet. Er kann bei einer nicht bevorzugten Ausgestaltung unelastisch ausgebildet sein, so dass er bei Druckgleichheit auf der Ventileingangsseite und Ventilausgangsseite in einer zuvor angenommenen Form verbleibt. Als bevorzugt wird es angesehen, wenn der Ventilkörper aus einem elastischen Material wie Gummi oder dergleichen besteht, so dass er im genannten Zustand fehlenden Differenzdrucks oder bei sehr geringem Differenzdruck eine definierte Stellung einnimmt. Insbesondere ist dabei von Vorteil, wenn der Ventilkörper derart ausgestaltet ist, dass er bei Abwesenheit einer Druckdifferenz zwischen Ventileingangsseite und Ventilausgangsseite eine Außenform aufweist, die einen Durchmesser im Bereich der Dichtkante aufweist, der gleich groß oder größer als der Innendurchmesser der Dichtkante ist. Bei einer solchen Gestaltung ist der Normalzustand des Ventilkörpers somit ein Zustand, in dem das Ventil geschlossen ist. Erst ein ausreichender Überdruck auf der Ventileingangsseite führt zur Verformung des Ventilkörpers in Richtung einer Verkleinerung desselben und damit zum Öffnen des Ventils.Due to the system, the valve body is designed as a deformable hollow body. It may be formed inelastic in a non-preferred embodiment, so that it remains in pressure equality on the valve inlet side and valve outlet side in a previously adopted form. It is considered preferable if the valve body consists of an elastic material such as rubber or the like, so that it occupies a defined position in said state of missing differential pressure or at very low differential pressure. In particular, it is advantageous if the valve body is designed such that in the absence of a pressure difference between the valve inlet side and valve outlet side has an outer shape having a diameter in the region of the sealing edge, which is equal to or greater than the inner diameter of the sealing edge. With such a configuration, the normal state of the valve body is thus a state in which the valve is closed. Only a sufficient overpressure on the valve inlet side leads to the deformation of the valve body in the direction of a reduction of the same and thus to open the valve.
Grundsätzlich ist alternativ jedoch auch eine Gestaltung möglich, bei der bei Abwesenheit einer Druckdifferenz der Ventilkörper eine Form aufweist, bei der ein Durchmesser im Bereich der Dichtkante kleiner als der Innendurchmesser der Dichtkante ist. Ein solcher Ventilkörper führt somit zu einem geöffneten Ventil, sofern nicht ein ausreichender Überdruck auf der Ventilausgangsseite gegeben ist. Erst dieser Druck weitet den Ventilkörper so auf, dass das Ventil schließt. Entfällt der Überdruck oder sinkt er zumindest unter das zur Verformung des Ventilkörpers erforderliche Maß, so trennen sich die Außenseite des Ventilkörpers und die Dichtkante wieder voneinander und das Ventil öffnet. Basically, however, a design is alternatively possible in which in the absence of a pressure difference, the valve body has a shape in which a diameter in the region of the sealing edge is smaller than the inner diameter of the sealing edge. Such a valve body thus leads to an open valve, unless there is sufficient overpressure on the valve outlet side. Only this pressure expands the valve body so that the valve closes. If the overpressure is omitted or at least drops below the level required for the deformation of the valve body, the outside of the valve body and the sealing edge separate again and the valve opens.
Zur Festlegung des Ventilkörpers relativ zur Ventilbohrung ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Ventilkörper einstückig mit einem Haltebereich verbunden ist, der der Festlegung des Ventilkörpers dient. Dieser Haltebereich kann insbesondere in Art eines Rings ausgebildet sein, welcher mit dem offenen Hohlkörper des Ventilkörpers verbunden ist, wobei im Haltebereich Durchbrechungen vorzusehen sind, durch die das Medium hindurchströmen kann.For fixing the valve body relative to the valve bore, it is preferably provided that the valve body is integrally connected to a holding region, which serves to fix the valve body. This holding region may be formed in particular in the manner of a ring, which is connected to the open hollow body of the valve body, wherein openings are provided in the holding region, through which the medium can flow.
Auf diese Weise ist eine einfache Festlegung des als Hohlkörper ausgebildeten Ventilkörpers möglich. In this way, a simple determination of the valve body designed as a hollow body is possible.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch einen Spender zum Austrag von flüssigen oder pastösen Medien, insbesondere Medien kosmetischer oder pharmazeutischer Natur. Dieser Spender verfügt über ein druckabhängiges öffnendes Ventil, welches nach oben beschriebener Art ausgestaltet ist. Wie eingangs bereits erläutert, kann ein solches Ventil bei einem Spender genannter Art insbesondere als Eingangsventil oder Ausgangsventil einer Pumpkammer Verwendung finden. Es sind jedoch auch weitere Verwendungsmöglichkeiten denkbar, so insbesondere als Druckausgleichsventil in einem Belüftungskanal, durch den der Flüssigkeitsspeicher des Spenders nach Austrag von Flüssigkeit Luft aus seiner Umgebung ansaugt. Bei letztgenannter Verwendung würde der beim Austrag im Flüssigkeitsspeicher entstehende Unterdruck die volumetrische Verkleinerung des Ventilkörpers und somit ein Öffnen des Lufteinlassventils bewirken.The invention moreover relates to a dispenser for dispensing liquid or pasty media, in particular media of a cosmetic or pharmaceutical nature. This dispenser has a pressure-dependent opening valve, which is designed in the manner described above. As already explained, such a valve can be used in a dispenser of the type mentioned in particular as an inlet valve or outlet valve of a pumping chamber. However, there are also other uses conceivable, in particular as a pressure equalization valve in a ventilation duct through which the liquid reservoir of the dispenser sucks air after discharge of liquid from its environment. In the latter use, the negative pressure created during discharge in the liquid reservoir would cause the volumetric reduction of the valve body and thus an opening of the air inlet valve.
Bei einer Weiterbildung des genannten Spenders weist dieser eine Pumpkammer auf, die zumindest abschnittsweise durch in eine verformbare Wandung begrenzt wird. Diese verformbare Wandung kann insbesondere eine zwischen zwei zueinander verlagerbaren Stirnwandungen sich erstreckende umlaufend geschlossene schlauchartige Außenwandung sein, die die Vergrößerung und Verkleinerung des Pumpkammervolumens gestaltet. Sie kann beispielsweise in Art eines Faltenbalgs ausgebildet sein. Wenn ein erfindungsgemäßes Ventil bei einem erfindungsgemäßen Spender Verwendung findet, der eine solche Pumpkammerwandung aufweist, so ist es von Vorteil, wenn diese Pumpkammerwandung einstückig mit dem Ventilkörper ausgebildet ist. Es ist somit möglich, die Zahl der erforderlichen Hauptbauteile der Pumpeinrichtung eines solchen Spenders auf nur drei Bauteile zu begrenzen, von denen zwei vergleichsweise starre Bauteile zum Zwecke eines Austragsvorgangs gegeneinander verlagerbar sind und von denen das dritte Bauteil ein vorzugsweise elastisch verformbares Bauteil ist, welches die Pumpkammerwandung und den Ventilkörper des Einlass- und Auslassventils bildet. In a further development of said dispenser, the latter has a pumping chamber which is delimited at least in sections by a deformable wall. This deformable wall can in particular be a peripherally closed tubular outer wall extending between two mutually displaceable end walls, which configures the enlargement and reduction of the pumping chamber volume. It can for example be designed in the manner of a bellows. If a valve according to the invention is used in a dispenser according to the invention which has such a pump chamber wall, then it is advantageous if this pump chamber wall is formed integrally with the valve body. It is thus possible to limit the number of required main components of the pumping device of such a dispenser to only three components, of which two comparatively rigid components are mutually displaceable for the purpose of a discharge process and of which the third component is a preferably elastically deformable component, which Pumpkammerwandung and the valve body of the intake and exhaust valve forms.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches anhand der Figuren erläutert wird. Dabei zeigen:Further aspects and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description of a preferred embodiment of the invention, which is explained with reference to the figures. Showing:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT
In einem Zwischenbereich zwischen der Betätigungshandhabe
Die Basis
Das Auslassventil
Das Einlassventil
Wenn der Betätigungsdrücker
Wenn nach dem Austragvorgang der Betätigungsdrücker
Erst wenn der Betätigungsdrücker
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Legal Events
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R082 | Change of representative |
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R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |